第四節(jié)溫度和溫標

1、物理選修33(人教版)第四節(jié)溫度和溫標1知道什么是狀態(tài)參量，什么是平衡態(tài)2理解熱平衡的概念及熱平衡定律，體會生活中的熱平衡現(xiàn)象了解熱力學(xué)溫度的應(yīng)用3了解溫度的意義4知道常見溫度計的構(gòu)造，會使用常用的溫度計5掌握溫度的定義，知道什么是溫標、熱力學(xué)溫標，以及熱力學(xué)溫度的表示理解攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系1狀態(tài)參量與平衡態(tài)(1)熱力學(xué)系統(tǒng)：通常把由大量分子組成的研究對象稱為熱力學(xué)系統(tǒng)(2)狀態(tài)參量：為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)，需要用到一些物理量，這些描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫作系統(tǒng)的狀態(tài)參量常用物理量有幾何參量體積、力學(xué)參量壓強、熱學(xué)參量溫度(3)平衡態(tài)：沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)所有性質(zhì)都不隨時間變化的

2、穩(wěn)定的狀態(tài)2熱平衡與溫度(1)熱平衡：兩個相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化(2)熱平衡定律：如果兩個系統(tǒng)與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡(3)溫度：表征熱平衡系統(tǒng)的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量也就是說，溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的物理量3溫標：溫度的數(shù)值表示法(1)攝氏溫標：規(guī)定標準大氣壓下冰水混合物的溫度為0 ，沸水的溫度為100 ，在0和100之間分成100等份，每一等份就是1 ，這種表示溫度的方法即為攝氏溫標，表示的溫度叫作攝氏溫度(2)熱力學(xué)溫標：規(guī)定攝氏溫標的273.15 為零值，這種表示溫度的方法即為熱力學(xué)溫標，表示的溫度叫作熱

3、力學(xué)溫度(T)，單位為開爾文(K)(3)熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度(t)的關(guān)系為Tt273.15_K1系統(tǒng)：系統(tǒng)是研究對象的整體2狀態(tài)參量：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量注：物理學(xué)中描述物體狀態(tài)的常用參量為壓強、體積、溫度，通常用體積描述它的幾何性質(zhì)，用壓強描述其力學(xué)性質(zhì)，用溫度描述其熱學(xué)性質(zhì)3平衡態(tài)對于一個不受外界影響的系統(tǒng)，無論其初始狀態(tài)如何，經(jīng)過足夠長的時間后，必將達到一個宏觀性質(zhì)不再隨時間變化的穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)叫平衡態(tài)嘗試應(yīng)用1下列說法中正確的是(B)A狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)時各部分的參量不發(fā)生變化B當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會相

4、同C只有處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D兩物體發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)解析：處于非平衡狀態(tài)的系統(tǒng)也有狀態(tài)參量，而且參量會發(fā)生變化經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)若不受外界影響就會達到平衡狀態(tài)，各部分狀態(tài)參量將會相同，故B項正確，A、C項錯誤，而處于熱傳遞過程中的兩系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，故D項錯誤1熱平衡兩個系統(tǒng)相互接觸，它們間沒有隔熱材料，或通過導(dǎo)熱性能好的材料接觸，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化，此時的狀態(tài)叫熱平衡狀態(tài)，我們說兩系統(tǒng)達到了熱平衡2熱平衡定律如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡3溫度達到了熱平衡的系統(tǒng)具有“共同性質(zhì)”，我們用溫度來表征

5、這個“共同性質(zhì)”也可理解為物體的冷熱程度注：(1)一切達到熱平衡的物體都具有相同的溫度(2)若物體與A處于熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則A的溫度便等于B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理嘗試應(yīng)用2關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中正確的是(B)A只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)B兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相等的C熱平衡就是平衡態(tài)D處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的壓強一定相等解析：一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不止一個，根據(jù)平衡態(tài)的定義要所有性質(zhì)都不變化才行，可以確定A是錯誤的根據(jù)熱平衡的定義可知B、D是正確平衡態(tài)是針對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個系統(tǒng)相

6、互影響的最終結(jié)果，可見C是錯誤的 1溫度計的測溫原理(1)水銀溫度計是根據(jù)物體熱脹冷縮的性質(zhì)來測量溫度的(2)金屬電阻溫度計是根據(jù)金屬的電阻隨溫度的變化來測量溫度的(3)氣體溫度計是根據(jù)氣體壓強與溫度的關(guān)系來測量溫度的(4)電偶溫度計是根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生的電動勢大小來測量溫度的2溫標(1)攝氏溫標規(guī)定標準大氣壓下冰水混合物的溫度為零度，沸水的溫度為100 ，在0和100之間分成100等份，每一等份就是1 ，這種表示溫度的方法就是攝氏溫標，表示的溫度叫攝氏溫度(t)，單位為.(2)熱力學(xué)溫標規(guī)定攝氏溫度的273.15 為零值，它的一度也等于攝氏溫度的一度，這種表示溫度的方法就是開爾文溫標，也

7、叫熱力學(xué)溫標表示的溫度叫熱力學(xué)溫度(T)，單位為開爾文，簡稱開(K)3兩種溫標的關(guān)系(1)熱力學(xué)溫度的分度，大小等于攝氏溫度的1 ，在表示溫差時，1 K1 ；在表示溫度時卻不相等(2)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系Tt273.15 K.(3)攝氏溫度中零上表示比0 高，零下表示比0 低，通常用正負數(shù)表示(4)熱力學(xué)溫標的零值是低溫的極限，永遠達不到4易混淆的問題有些同學(xué)認為物體感覺冷就是溫度低，其實這種說法是缺乏科學(xué)依據(jù)的，人體感受到物體的冷熱程度，一方面取決于被感受的物體的溫度，另一方面還與被感受物體單位時間內(nèi)從人體吸收(或放出)的熱量的多少有關(guān)冬天溫度相同的鐵塊和木塊，摸上去感覺鐵塊更冷一些，

8、這是因為鐵塊單位時間內(nèi)從手上吸收的熱量多的原因嘗試應(yīng)用3關(guān)于溫度與溫標，下列說法正確的是(D)A溫度與溫標是一回事，所以熱力學(xué)溫標也稱為熱力學(xué)溫度B攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負值C溫度升高3 ，在熱力學(xué)溫標中溫度升高276.15 KD熱力學(xué)溫度每一開爾文的大小與攝氏溫度每一度的大小相等解析：溫標是溫度數(shù)值的表示方法，所以溫度與溫標是不同的概念，用熱力學(xué)溫標表示的溫度稱為熱力學(xué)溫度，選項A錯攝氏溫度可以取負值，但是熱力學(xué)溫度不能取負值，因為熱力學(xué)溫度的零點是低溫的極限，故選項B錯攝氏溫度的每一度與熱力學(xué)溫度的每一開爾文的大小相等，選項D正確溫度升高3 也就是溫度升高了3 K，故選項C錯1三個系

9、統(tǒng)A、B、C處于熱平衡狀態(tài)，則關(guān)于它們的溫度的說法正確的是(C)A它們的溫度可以有較大的差別B它們的溫度可以有微小的差別C它們的溫度一定相同D無法判斷溫度的關(guān)系解析：當(dāng)三個系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時，它們有相同的狀態(tài)參量，即具有相同的溫度，故C項正確2(多選)下列有關(guān)溫標的說法中正確的是(AD)A溫標不同，測量時得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的B不同溫標表示的溫度數(shù)值不同，則說明溫度不同C溫標的規(guī)定都是人為的，沒有什么理論依據(jù)D熱力學(xué)溫標是從理論上規(guī)定的解析：不同溫標下，同一溫度在數(shù)值上可能不同，A正確；相同的冷熱程度，用不同的溫標表示，數(shù)值可以是不同的，B錯；熱力學(xué)溫標是從理論上做出的規(guī)定，C錯

10、、D正確3關(guān)于熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的下列說法不正確的是(D)A熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的每一分度的大小是相同的B熱力學(xué)溫標的0度值對應(yīng)于273.15 C熱力學(xué)溫標的0度是不可能達到的D氣體溫度趨近于絕對零度時，其體積趨近于零解析：由Tt273 K，得知，Tt，即熱力學(xué)溫標溫度的變化總等于攝氏溫標溫度的變化，故A正確；熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是Tt273 K可知，當(dāng)T0時，則t273 ，故B正確；根據(jù)熱力學(xué)第三定律可知，熱力學(xué)溫標的零K達不到故C正確；氣體溫度趨近于絕對零度時，可能是壓強p趨近于零，故D錯誤4關(guān)于溫度與溫標，下列說法正確的是(D)A溫度與溫標是一回事，所以熱力學(xué)溫標也稱為熱力學(xué)溫度

11、B攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負值C溫度升高3 ，在熱力學(xué)溫標中溫度升高276.15 KD熱力學(xué)溫度每一開爾文的大小與攝氏溫度每一度的大小相等解析：溫標是溫度數(shù)值的表示方法，所以溫度與溫標是不同的概念，用熱力學(xué)溫標表示的溫度稱為熱力學(xué)溫度，選項A錯攝氏溫度可以取負值，但是熱力學(xué)溫度不能取負值，因為熱力學(xué)溫度的零點是低溫的極限，故選項B錯攝氏溫度的每一度與熱力學(xué)溫度的每一開爾文的大小相等，選項D正確溫度升高3 也就是溫度升高了3 K，故選項C錯5關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說法中正確的是(A)A33 240 KB溫度變化1 ，也就是溫度變化274 KC攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負值D溫度由t升至2t，

12、對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273 Kt解析：本題主要考查熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系T273 Kt，由此可知：33 240 K，A正確；溫度變化1 ，也就是溫度變化1 K，故B項錯誤；對于攝氏溫度可取負值的范圍為273 0，因絕對零度達不到，故熱力學(xué)溫度不可能取負值，故C錯；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為273 Kt，末態(tài)為273 K2t，溫度升高了t，故D錯6當(dāng)甲、乙兩物體相互接觸后，熱量從甲物體流向乙物體，這樣的情況表示甲物體具有何種特性(D)A較高的熱量 B較大的比熱容C較大的密度 D較高的溫度解析：根據(jù)熱量的傳遞特性：熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，或從物體的高溫部分傳遞到低溫部分，因此決定熱能

13、傳遞方向的決定因素是溫度，A、B、C各選項所提到的條件均與此無關(guān)，故D正確7下列敘述正確的是(D)A若不斷冷凍，物體的溫度就不斷地下降，沒有止境B目前尚不知最低溫是多少，最高溫是多少C攝氏零下373度是低溫的下限D(zhuǎn)任何物體，溫度下降到某一點就不能再降解析：在目前的技術(shù)條件下最低溫可使銅原子核降至106 K，但是極不穩(wěn)定無法持久，故A、B錯誤攝氏零下273.15 是低溫的極限，故C錯運用熱平衡原理可知D是正確的8下圖是四種測液體溫度的方法，其中正確的是(D)解析：用溫度計測量液體溫度時，溫度計必須置于液體中，而且不能與器壁接觸，只有D正確9目前世界上最大的強子對撞機在法國和瑞士的邊境建成，并投入

14、使用加速器工作時，需要注入約1萬噸液氮對電路進行冷卻，冷卻的最低溫度可達到零下271攝氏度，請將該溫度用熱力學(xué)溫標來表示(A)A2 K B271 KC4 K D0.1 K解析：由熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的關(guān)系式Tt273 K和t271 得T2 K故A項正確10嚴冬，湖面上結(jié)了厚厚的冰，為了測出冰下水的溫度，徐強同學(xué)在冰上打了一個洞，拿來一支實驗室溫度計，用下列四種方法測水溫，正確的做法是(C)A用線將溫度計拴牢從洞中放入水里，待較長時間后從水中提出，讀出示數(shù)B取一塑料飲水瓶，將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后取出，再用溫度計測瓶中水的溫度C取一塑料飲水瓶，將溫度計懸吊在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水

15、里，水灌滿瓶后待較長時間，然后將瓶提出，立即從瓶外觀察溫度計的示數(shù)D手拿溫度計，從洞中將溫度計插入水中，待較長時間后取出立即讀出示數(shù)解析：要測量冰下水的溫度，必須使溫度計與冰下的水達到熱平衡時，再讀出溫度計的示數(shù)可隔著冰又沒法直接讀數(shù)，把溫度計取出來，顯示的又不是原熱平衡下的溫度，所以A的做法不正確，C的做法正確，D的做法不正確，B的做法也失去了原來的熱平衡，水瓶提出后，再用溫度計測，這時，周圍空氣也參與了熱交換，測出的溫度不再是冰下水的溫度了11一般實驗室里常用的一種攝氏溫度計叫攝氏溫標：在1954年以前，標準溫度的間隔是用兩個定點確定的它們是水在標準大氣壓下的沸點(汽化點)和冰在標準大氣壓下與飽和空氣的水相平衡時的熔點(冰點)攝氏溫標(以前稱為百分溫標)是由瑞典物理學(xué)家攝爾修斯設(shè)計的如圖所示，以冰點定為0 ，汽化點定為100 ，因此在這兩個固定點之間共為100 ，即一百等份，每等份代表1度，用1 表示，用攝氏溫標表示的溫度叫做攝氏溫度攝氏溫標用度作單位，常用t表示熱力學(xué)溫標由英國科學(xué)家威廉·湯姆遜(開爾文)創(chuàng)立，把273.15 作為零度的溫標，叫做熱力學(xué)溫標(或絕對溫標)熱力學(xué)溫標用